技术领域
[0001] 本实用新型属于控制技术领域，尤其涉及一种基于
超声波传感器的虚拟触控装置。
背景技术
[0002] 随着经济和科技的发展，使用触控面板来输入信息的方式受到越来越广泛的应用。触控面板分为
电阻式、电容式、红外式、光学和电磁式等，但它们均存在一定局限，例如光学成像式
触摸屏容易受到外界光线、灰尘等影响发生误识别，红外线式触摸屏会受到外界光线、红外源的影响而降低准确度等。并且，无论怎样的触控面板，都不可避免地存在不便移动、设备复杂等问题。因此，随着
人工智能技术与传感器技术的快速发展，无线
鼠标、无线
键盘、无线触控板等电脑外设应运而生，并以其方便携带、自由无束缚的强大优势逐渐被大众接受。近年来，虚拟外设如投影键盘、虚拟鼠标等已经初露锋芒，慢慢进入公众的
视野，并成为各大科技厂商和研究人员研究的潮流。这一类交互式设备的原理大多是在平面上使用传感器获取用户的手势信息，进行处理计算做出反应，从而实现交互操作。目前使用比较多的
定位技术主要有红外摄像、激光定位、雷达传感器定位、超声波定位、
计算机视觉等等。红外摄像技术的缺点是容易受到强光干扰，此外还需要一个额外的激光发射设备，增加整套装置的
硬件结构；激光测距制作难度大且抗干扰能
力差；红外传感器的准确度较低，达不到我们所需要的要求；使用CCD线阵相机定位，则需要复杂的图形
算法，需要较多的系统资源，且线性CCD对于镜头的选取和光照都有着极高的要求，需要采取措施应对外界强光及编写光线自适应算法。现有的产品如激光键盘等，可以通过自带内存和外接存储条进行扩展，但只能实现简单的键盘按键等控制，控制
精度较低，故一定程度上限制了深入的扩展功能。
2013年，研究人员开发出一款基于Android系统的智能手机
软件,实现无线鼠标、键盘、充当游戏
手柄等功能，但受到手机屏幕大小的限制，在需要较大范围的操作动作时会出现不便。
索尼公司也开发出了一项“交互式
台面”概念，利用深度传感器和运动追踪技术来
感知放置在台面上的物体。在业内人士看来，尽管目前类似产品的适用性似乎还很有限，但该类技术拥有巨大的潜力。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种以
手指的移动路径、
位置信息和手势数据作为重点，将
信号通过无线传输到电脑中并实现对电脑的控制，完成更加多样、复杂的虚拟触控功能的虚拟触控装置。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于
超声波传感器的虚拟触控装置，包括超声波
传感器系统、蓝牙数据传输系统和鼠标控制系统；超声波传感器系统设置于触控装置的前端；蓝牙数据传输系统分别与超声波传感器系统和鼠标控制系统连接，鼠标控制系统与用户电脑连接。
[0005] 在上述的基于超声波传感器的虚拟触控装置中，超声波传感器系统包括超声波传感器模
块、
控制器51
单片机和纽扣
电池；超声波传感器模块通过I2C通信协议与控制器51单片机连接，超声波传感器模块的VCC端连接控制器51单片机的VCC端，并连接纽扣电池的正极；超声波传感器模块的GND端连接控制器51单片机的GND端，并连接纽扣电池的负极；控制器51单片机的P2.0 脚和P2.1脚定义为I2C总线控制端口，分别连接超声波传感器模块的SDA端和 SCL端。
[0006] 在上述的基于超声波传感器的虚拟触控装置中，超声波传感器模块选用 KS103，控制器51单片机采用STC89C52，纽扣电池采用3.6V电池LIR2032。
[0007] 在上述的基于超声波传感器的虚拟触控装置中，鼠标控制系统包括
微控制器51单片机和USB
接口芯片；微控制器51单片机的P0口连接USB接口芯片的数据引脚口D0至D7；微控制器51单片机的P3.3脚与USB接口芯片的A0 脚连接；微控制器51单片机的P3.2脚与USB接口芯片的INT_N连接；USB接口芯片的差分数据线D+、D-通过标准的USB A型插头与用户电脑连接。
[0008] 在上述的基于超声波传感器的虚拟触控装置中，微控制器51单片机型号是 STC89C52，USB接口芯片型号是PDIUSBD12。
[0009] 在上述的基于超声波传感器的虚拟触控装置中，蓝牙数据传输系统包括发送端蓝牙串口模块和接收端蓝牙串口模块；发送端蓝牙串口模块与控制器51单片机相连，接收端蓝牙串口模块与微控制器51单片机相连。
[0010] 在上述的基于超声波传感器的虚拟触控装置中，发送端蓝牙串口模块的RX 引脚与微控制器51单片机的TXD引脚P3.1相连，发送端蓝牙串口模块的TX 引脚与微控制器51单片机的RXD引脚P3.0相连，发送端蓝牙串口模块的VCC 端、GND端引脚分别与微控制器51单片机的VCC端、GND端相连；接收端蓝牙串口模块的RX引脚与微控制器51单片机的TXD引脚P3.1相连，接收端蓝牙串口模块的TX引脚与微控制器51单片机的RXD引脚P3.0相连，接收端蓝牙串口模块的VCC端、GND端引脚分别与微控制器51单片机的VCC端、GND 端相连。
[0011] 在上述的基于超声波传感器的虚拟触控装置中，发送端蓝牙串口模块和接收端蓝牙串口模块均采用主从一体蓝牙串口模块HC05。
[0012] 本实用新型的有益效果：能够以手指的移动路径、位置信息和手势数据作为重点，将信号通过无线传输到电脑中并实现对电脑的控制，完成更加多样、复杂的虚拟触控功能，将双手从硬件设备中解放出来。除桌面以外，在其他平面如竖直面、斜面等都可以实现虚拟触控设备与电脑的交互，使用户获得更好的交互体验，也可以用于控制投影、演示等方面，在商务、教育、医疗等领域均能有广泛的应用。
附图说明
[0013] 图1为本实用新型一个
实施例的结构
框图；
[0014] 图2为本实用新型一个实施例超声波传感器系统
电路图；
[0015] 图3(a)为本实用新型一个实施例发送端蓝牙串口模块HC05 21与超声波传感器系统中的单片机STC89C52 12连接示意图；
[0016] 图3(b)为本实用新型一个实施例接收端蓝牙串口模块HC05 22与鼠标控制系统中的单片机STC89C52 31连接示意图；
[0017] 图4为本实用新型一个实施例鼠标控制系统电路图；
[0018] 其中，1-超声波传感器系统，2-蓝牙数据传输系统，3-鼠标控制系统，11- 超声波传感器模块KS103，12-控制器51单片机STC89C52，13-纽扣电池 LIR2032，21-发送端蓝牙串口模块，22-接收端蓝牙串口模块，31-微控制器单片机STC89C52，32-USB接口芯片PDIUSBD12。
具体实施方式
[0019] 通过以下详细说明结合附图可以进一步理解本实用新型的特点和优点。所提供的实施例仅是对本实用新型方法的说明，而不以任何方式限制本实用新型揭示的其余内容。
[0020] 本实施例是采用以下技术方案来实现的，一种基于超声波传感器的虚拟触控装置，包括超声波传感器系统、蓝牙数据传输系统和鼠标控制系统；超声波传感器系统设置于触控装置的前端；蓝牙数据传输系统分别与超声波传感器系统和鼠标控制系统连接，鼠标控制系统与用户电脑连接。
[0021] 进一步，超声波传感器系统包括超声波传感器模块、控制器51单片机和纽扣电池；超声波传感器模块通过I2C通信协议与控制器51单片机连接，超声波传感器模块的VCC端连接控制器51单片机的VCC端，并连接纽扣电池的正极；超声波传感器模块的GND端连接控制器51单片机的GND端，并连接纽扣电池的负极；控制器51单片机的P2.0脚和P2.1脚定义为I2C总线控制端口，分别连接超声波传感器模块的SDA端和SCL端。
[0022] 进一步，超声波传感器模块选用KS103，控制器51单片机采用STC89C52，纽扣电池采用3.6V电池LIR2032。
[0023] 进一步，鼠标控制系统包括微控制器51单片机和USB接口芯片；微控制器51单片机的P0口连接USB接口芯片的数据引脚口D0至D7；微控制器51 单片机的P3.3脚与USB接口芯片的A0脚连接；微控制器51单片机的P3.2脚与USB接口芯片的INT_N连接；USB接口芯片的差分数据线D+、D-通过标准的USB A型插头与用户电脑连接。
[0024] 进一步，微控制器51单片机型号是STC89C52，USB接口芯片型号是 PDIUSBD12。
[0025] 进一步，蓝牙数据传输系统包括发送端蓝牙串口模块和接收端蓝牙串口模块；发送端蓝牙串口模块与控制器51单片机相连，接收端蓝牙串口模块与微控制器51单片机相连。
[0026] 进一步，发送端蓝牙串口模块的RX引脚与微控制器51单片机的TXD引脚P3.1相连，发送端蓝牙串口模块的TX引脚与微控制器51单片机的RXD引脚P3.0相连，发送端蓝牙串口模块的VCC端、GND端引脚分别与微控制器51 单片机的VCC端、GND端相连；接收端蓝牙串口模块的RX引脚与微控制器 51单片机的TXD引脚P3.1相连，接收端蓝牙串口模块的TX引脚与微控制器 51单片机的RXD引脚P3.0相连，接收端蓝牙串口模块的VCC端、GND端引脚分别与微控制器51单片机的VCC端、GND端相连。
[0027] 更进一步，发送端蓝牙串口模块和接收端蓝牙串口模块均采用主从一体蓝牙串口模块HC05。
[0028] 具体实施时，一种基于超声波传感器的虚拟触控装置，其特征在于：包括超声波传感器系统，蓝牙数据传输系统，鼠标控制系统。超声波传感器系统布置于系统前端，采集手指位置信号；蓝牙数据传输系统通过串口通信方式分别与超声波传感器系统和鼠标控制系统连接；鼠标控制系统通过USB接口与用户电脑连接。
[0029] 并且，超声波传感器系统包括超声波传感器模块、控制器51单片机和纽扣电池。超声波传感器模块通过I2C通信协议与控制器51单片机连接，其中超声波传感器模块的VCC端连接控制器51单片机的VCC，并连接纽扣电池的正极；超声波传感器模块的GND端连接控制器51单片机的GND，并连接纽扣电池的负极。控制器51单片机的21(P2.0)脚和22(P2.1)脚定义为I2C总线控制端口，分别连接超声波传感器模块的SDA和SCL端。
[0030] 而且，超声波传感器模块选用KS103，控制器51单片机使用STC89C52，纽扣电池使用3.6V电池LIR2032。
[0031] 并且，蓝牙数据传输系统包括发送端蓝牙串口模块和接收端蓝牙串口模块，分别实现数据的发送和接收。发送端蓝牙串口模块与超声波传感器系统中的控制器51单片机相连，接收端蓝牙串口模块与鼠标控制系统中的微控制器51单片机相连。连接方式为：蓝牙串口模块的RX引脚与51单片机的TXD引脚(P3.1) 相连，蓝牙串口模块的TX引脚与51单片机的RXD引脚(P3.0)相连，蓝牙串口模块的VCC、GND引脚分别与51单片机的VCC、GND相连。
[0032] 而且，蓝牙串口模块使用主从一体蓝牙串口模块HC05，微控制器51单片机使用STC89C52。
[0033] 并且，鼠标控制系统包括微控制器51单片机和USB接口芯片，通过USB 接口与用户电脑连接。微控制器51单片机的P0口连接USB接口芯片的数据引脚口D0至D7，实现数据在微控制器51单片机和USB接口芯片之间的交换；微控制器51单片机的P3.3脚与USB接口芯片的A0脚连接，实现地址或数据的写入；微控制器51单片机的P3.2脚与USB接口芯片的INT_N连接，实现对中断事件的捕捉；USB接口芯片的差分数据线D+、D-通过标准的USB A型插头与主机相连，实现数据在主机和USB接口芯片间的传递。
[0034] 而且，控制器51单片机使用STC89C52，USB接口芯片使用PDIUSBD12。
[0035] 本实施例基于超声波传感器的虚拟触控装置的工作流程：在超声波传感器系统中，控制器51单片机STC89C52控制超声波传感器模块KS103采集手指的位置和移动信息，并通过蓝牙数据传输系统将数据传输到鼠标控制系统中，其中与超声波传感器系统相连的HC05模块作为发送端，与鼠标控制系统相连的 HC05模块作为接收端，鼠标控制系统对接收到的数据进行处理，并以此控制电脑上鼠标的移动和点击。
[0036] 如图1所示，一种基于超声波传感器的虚拟触控装置，包括超声波传感器系统1，蓝牙数据传输系统2和鼠标控制系统3。超声波传感器系统1布置于系统前端，采集手指位置信号；蓝牙数据传输系统2通过串口通信方式分别与超声波传感器系统1和鼠标控制系统3连接；鼠标控制系统3通过USB接口与用户电脑连接。
[0037] 如图2所示，超声波传感器系统1包括超声波传感器模块KS103 11、控制器51单片机STC89C52 12和纽扣电池LIR2032 13。超声波传感器模块KS103 11 通过I2C通信协议与51单片机STC89C52 12连接，其中KS103 11的VCC端连接STC89C52 12的VCC，并连接纽扣电池LIR2032 13的正极；KS103 11的GND 端连接STC89C52 12的GND，并连接纽扣电池LIR2032
13的负极。STC89C52 12的21(P2.0)脚和22(P2.1)脚定义为I2C总线控制端口，分别连接KS103 11 的SDA和SCL端。
[0038] 蓝牙数据传输系统包括两片HC05主从一体蓝牙串口模块21和22，分别实现数据的发送和接收。如图3(a)所示，发送端蓝牙串口模块HC05 21与超声波传感器系统中的单片机STC89C52 12相连，如图3(b)所示，接收端蓝牙串口模块HC05 22与鼠标控制系统中的单片机STC89C52 31相连。连接方式为： HC05模块21和22的RX引脚分别与STC89C52 12和31的TXD引脚(P3.1) 相连，HC05模块21和22的TX引脚分别与STC89C52 12和31的RXD引脚 (P3.0)相连，HC05模块21和22的VCC、GND引脚分别与STC89C52 12和 31的VCC、GND相连。
[0039] 如图4所示，鼠标控制系统包括微控制器STC89C52单片机31和USB接口芯片PDIUSBD12 32，通过USB接口与用户电脑连接。STC89C52 31的P0口连接PDIUSBD12 32的数据引脚口D0至D7，实现数据在单片机和USB接口芯片PDIUSBD12 32之间的交换；STC89C52 31的P3.3脚与PDIUSBD12 32的A0 脚连接，实现地址或数据的写入；STC89C52 31的P3.2脚与PDIUSBD12 32的 INT_N连接，实现对中断事件的捕捉；PDIUSBD12 32的差分数据线D+，D-通过标准的USB A型插头与主机相连，实现数据在主机和USB接口芯片 PDIUSBD12 32间的传递。
[0040] 本实施例能够实现：以手指的移动路径、位置信息和手势数据作为重点，将信号通过无线传输到电脑中并实现对电脑的控制，完成虚拟触控功能。
[0041] 应当理解的是，本
说明书未详细阐述的部分均属于
现有技术。
